甘蔗引进品种与云瑞创新亲本的遗传力及配合力

朱建荣，桃联安，董立华，周清明，安汝东，杨李和，边芯，经艳芬*

(1.云南省农业科学院甘蔗研究所瑞丽站，云南 瑞丽 678600；2.云南甘蔗遗传育种重点实验室，云南 开远 661600)

甘蔗引进品种与云瑞创新亲本的遗传力及配合力

朱建荣1,2，桃联安1,2，董立华1,2，周清明1,2，安汝东1,2，杨李和1,2，边芯1,2，经艳芬1,2*

(1.云南省农业科学院甘蔗研究所瑞丽站，云南 瑞丽 678600；2.云南甘蔗遗传育种重点实验室，云南 开远 661600)

利用30个云瑞创新亲本与国内外引进甘蔗品种选配的36个组合及双对照，分析组合后代9个主要农艺性状的遗传效应。结果表明：①云瑞创新亲本及组合对后代的影响存在显著性差异；②所用亲本的遗传力表现明显不同，其中株高、茎径、有效茎数、空心这4个性状表现优异，并在组合、父本和母本中的遗传力均大于50%；③一般配合力表现优异的材料有作为母本的云瑞05–628、云瑞03–417和作为父本的云瑞05–783、云瑞99–155、云瑞05–282、云瑞05–782、云瑞05–679；④特殊配合力较好的组合有高产、高糖型组合ROC20×云瑞05–282、SP71–6180×云瑞99–155和农林03–1×云瑞05––783，有高产型组合CP8×云瑞05–782、云瑞05–628×Zopilata，还有高糖型组合Q166×云瑞05–679、农林03–1×云瑞05–160。

甘蔗；遗传力；配合力；蔗茎产量；糖产量

1 材料和方法

1.1 材 料

以表1中的云端创新亲本与国内外引进的优异甘蔗材料杂交后选配得到的 36个有性世代组合和双对照材料新台糖 22(ROC22，CK1)、粤糖93–159(CK2)为试验材料。

表1 云瑞创新亲本与野生种的世代数Table 1 Generations of yunrui innovative parents and wild sugarcane

1.2 方 法

试验在云南省农业科学院甘蔗研究所瑞丽站试验地进行。试验地海拔高度776 m，纬度24°，年降水量1 394 mm，年均温20 ℃。在2009—2010年杂交季，根据往年亲本开花情况，以新台糖、CP、FR等国内外引进品种与云瑞系列创新亲本材料进行杂交，获得实生苗，筛选 36个组合作为研究材料，并以新台糖22、粤糖93–159的单芽苗为后代群体田间试验的双对照。36个杂交组合于2010年4月上旬种植假植盘；5月上旬所有参试材料定植于大田。每组合随机取 90株实生苗，随机区组排列，3次重复。每重复种30株。单行区行距1.1 m，株距0.25 m。田间管理按常规方法。

1.3 调查指标

于2011年1月调查每小区的成活丛数。为避免边际效应造成的误差，行头和行尾的1丛实生苗不作为调查对象，连续调查每重复的每行中间5丛主茎的茎径、锤度、株高、丛有效茎数和5丛所有甘蔗的空心率、蒲心率以及整个小区甘蔗黑穗病、花叶病、梢腐病的发生情况。根据以下公式计算单位面积的蔗茎产量(t/hm2)和糖产量(t/hm2)。蔗茎产量=茎径2×株高×0.785×有效茎数/106；糖产量=蔗茎产量×锤度×0.69/100(0.69为经验数据)。

1.4 数据分析

2011年1月13—14日完成数据搜集。数据处理采用软件Excel 2007。亲本及组合的方差分析、一般配合力、特殊配合力和遗传力分析采用R软件[17–18]计算。

2 结果与分析

2.1 引进品种与云瑞创新亲本及其组合对杂交后代性状的影响

方差分析结果(表2)表明：母本的蔗茎产量与父本、母本、组合的梢腐病发生率间的差异无统计学意义；组合的蔗茎产量与母本的蒲心率差异显著；糖产量、有效茎数、茎径、株高、锤度、空心率和蒲心率7个性状在父本、母本和组合皆表现出极显著差异，说明云瑞创新亲本无论是作母本还是作父本，以及配置组合均对后代主要农艺性状影响差异显著，蔗茎产量受父本和组合的影响比较大。这些主要农艺性状表现出差异的后代是用于对云瑞创新亲本育种潜力进行评价的重要基础。

表2 试验组合的方差分析结果Table 2 Results of variance analysis on major characters

2.2 引进品种与云瑞创新亲本及组合主要性状的遗传力

试验所调查的9个性状均为数量性状。数量性状受到环境因素的影响很大，后代表型的变异可能有遗传的因素，也有环境的因素，甚至还有环境和遗传相互作用的因素。表3结果表明，9个性状中，株高、茎径、有效茎数、空心4个性状在组合、父本和母本中的遗传力均大于50%，说明这4个性状受遗传的影响较大，受环境的影响较小。9个性状中除了有效茎数和梢腐病率外，其余7个性状的遗传力均表现为父本大于母本，说明在这些组合中，父本的这7个性状比母本更容易遗传给后代。组合的9个性状中，糖产量、蔗茎产量和锤度的遗传力介于父本和母本之间，其余6个性状的遗传力均高于双亲，这说明株高、茎径、有效茎数、锤度、空心率、蒲心率、梢腐病发生率的遗传方式主要以显性效应为主。

表3 母本、父本及组合9个主要性状的遗传力Table 3 Hereditary capacity of major characters from females, males and their combinations

2.3 引进品种与云瑞创新亲本作为母本和父本的一般配合力

由表4可见，引进亲本和云瑞创新亲本作为母本对后代F1的贡献明显不同，株高、茎径、有效茎和锤度效应值为正值，并超过双对照的分别有3、2、16、6个；空心率和蒲心率效应值为负值，并超过双对照的分别有12、13个；农林03–1和Q121梢腐病发生率的一般配合力介于2个对照之间。22个母本中，表现最好的有农林 03–1、SP71–6180、Q166、云瑞03–417和云瑞05–628，其糖产量的一般配合力为正值，且排名在前5位。农林03–1的蒲心率和梢腐病发生率配合力均为负效应，但在空心方面显示为正效应；SP71–6180和云瑞03–417与农林 03–1的情况正好相反。27MQ1124和CP85–1308糖产量和蔗茎产量的一般配合力均为正效应，空心率、蒲心率和梢腐病发生率则表现均为负效应。

由表5可见，引进亲本和云瑞创新亲本作父本对后代的影响明显不同，株高、有效茎数和锤度的效应值为正值，并超过双对照的云瑞创新亲本分别有3、16、4个；云瑞05–171茎径的一般配合力介于两对照之间；蒲心率一般配合力只与云瑞05–576和对照粤糖93–159的父本CP72–1210的一样，介于两对照之间并且效应值为负的有 20个；空心率和梢腐病发生率效应值为负值，并超过双对照的分别有 18、4个。31个父本中，表现优异的有云瑞05–783、云瑞05–282、云瑞99–155、云瑞05–679、云瑞04–61和云瑞04–146，它们的糖产量、蔗茎产量和锤度的配合力都为正值，云瑞 05–783、云瑞05–282和云瑞04–146的蒲心率和梢腐病发生率的配合力为负效应，这3个材料可以作为高产、高糖、广适性材料加以利用。所用的父本中，云瑞05–783锤度的一般配合力表现最好，排在第一位，云瑞05–282有效茎数和株高的一般配合力均排第二。

表5 父本主要经济性状的一般配合力Table 5 General combining ability of major characters from males

续 表

2.4 云瑞创新亲本材料组合的特殊配合力

由表6可知，36个组合中，株高和有效茎数的特殊配合力效应值为正值，且超过双对照的分别有 4、21个；组合 FR96–4056×云瑞 05–171和ROC23×云瑞 04–146茎径的特殊配合力介于两对照之间；Q121×云瑞 05–576蒲心的特殊配合力与粤糖93–159的相当，介于双对照之间的组合有18个；空心效应值为负值，且超过双对照的有22个，梢腐病发生率效应值为负值，且与对照ROC22相当的有5个，介于两对照之间的有17个；锤度、蔗茎产量和蔗糖产量的特殊配合力效应值为正值，且超过双对照的分别有8、17、21个，其中15个组合的蔗茎产量和糖产量表现优良，ROC20×云瑞05–282、SP71–6180×云瑞99–155和农林03–1×云瑞 05–783属于高产、高糖型组合，CP8×云瑞05–782和云瑞05–628×Zopilata属于高产型组合，Q166×云瑞05–679和农林03–1×云瑞05–160属于高糖型组合。

续 表

3 结论与讨论

一般配合力效应是恒定遗传的基因效应。本研究结果表明，云瑞亲本无论是作父本还是作母本，其有效茎数的一般配合力表现均比较突出。有效茎数是构成产量的主要因素，可见，云瑞亲本对提高甘蔗产量具有一定的潜力。表现优异的材料有作为母本的云瑞05–628、云瑞03–417和作为父本的云瑞05–783、云瑞99–155、云瑞05–282、云瑞05–782、云瑞05–679。

特殊配合力可以作为选择后代群体中表现优良或极端材料的评价依据。本试验结果表明，ROC20×云瑞05–282、SP71–6180×云瑞99–155和农林03–1×云瑞05–783为高产高糖组合；CP8×云瑞05–782和云瑞05–628×Zopilata为高产型组合；Q166×云瑞05–679和农林03–1×云瑞05–160为高糖型组合。

通过分析，发现亲本组合间的梢腐病抗性遗传存在明显差异，一些抗性配合力差的亲本组合也具有较好的农艺性状配合力。本研究结果与文献[3]报道的结果相同。本研究试验地在瑞丽，调查的主要病害是花叶病、梢腐病和黑穗病，实际调查结果中虽然只出现了梢腐病，但并不代表这些亲本后代不感花叶病和黑穗病。不同蔗区的主要病害不同，亲本主要病害的抗性研究有待加强。本研究中关于空心和蒲心配合力的分析结果跟实际育种情况相符。在甘蔗育种实践中，对于杂交后代的选择还涉及到株型、脱叶性、毛群裂缝、孕穗开花、纤维含量等众多特性，增加对这些无序多态性的配合力分析，将更好地指导甘蔗育种实践。甘蔗作为异源多倍体作物，其遗传背景相当复杂，如何利用有效的技术方法加速甘蔗遗传改良成为甘蔗育种中的重要问题，可以尝试用全基因组选择技术[19]来解决多基因控制低遗传力性状的改良问题，从而加速育种进程。甘蔗是宿根性作物，如能增加对宿根性的评价[11,20]，增加多点、多生态区的试验，将使云南不同生态类型野生种的创新亲本在甘蔗育种中发挥更大的作用，以选出高产、高糖和广适性好、抗逆性强的优良后代。

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责任编辑：王赛群

英文编辑：王 库

Heritability and combining ability of introduced sugarcane varieties and Yunrui innovative parents

ZHU Jian-rong1,2, TAO Lian-an1,2, DONG Li-hua1,2, ZHOU Qing-ming1,2, AN Rong-dong1,2, YANG Li-he1,2, BIAN Xin1,2, JING Yan-fen1,2*
(1.Ruili Breeding Station Sugar Research Institute of Yunnan Academy of Agricultural Science, Ruili, Yunnan 678600, China; 2.Yunnan Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement, Kaiyuan 661600, China)

Heredity effects of nine major characters were studied using two control varieties and thirty-six combinations coming from thirty Yunrui innovative parents and introduced sugarcane varieties. The results indicated that ① there were significant difference on the effects to offspring by each parent and their combination of Yunrui. ② the contribution of broad-sense heritability were different from height, diameter, stalk number and hole, and they were all greater than 50% in parents and their combinations; ③ among these parents, Yunrui05–628 and Yunrui03–417 as excellent female parents had good general combining ability (GCA), and Yunrui05–783, Yunrui99–155, Yunrui05–282, Yunrui05–782 and Yunrui05–679 as excellent male parents were better; ④ Several outstanding combinations with high yield and high sugar content combination were ROC20×Yunrui05–282, SP71–6180×Yunrui99–155 and Nonglin03–1×Yunrui05–783; High yield combinations were CP8×Yunrui05–782 and Yunrui05–628×Zopilata; and high sugar content combinations were Q166×05–679 and Nonglin03–1×Yunrui05–160.

sugarcane; heritability; combining ability; cane yield; sugar yield

10.13331/j.cnki.jhau.2014.06.002

投稿网址：http://www.hunau.net/qks

S566.1

A

1007−1032(2014)06−0571−07

为取得甘蔗新品种选育的突破性进展，全国甘蔗育种单位都加大了对甘蔗亲本的评价力度[1–6]。从澳大利亚引进的家系评价方法可用于对甘蔗亲本的优劣进行有效评价[7–12]，已较广泛地应用于对甘蔗亲本的评价。云南瑞丽是全国唯一的内陆型甘蔗杂交育种基地。它依托国家甘蔗资源圃，利用中国丰富的甘蔗野生种质资源与栽培原种或国内外商业品种进行杂交、回交，选育出了一批含云南甘蔗野生血缘且综合性状表现较好或抗性突出的后代[13–16](下称“云瑞创新亲本”）。如何高效地利用这些创新亲本已成为瑞丽甘蔗育种站科研工作的重点。笔者将云瑞创新亲本与国内外常用甘蔗亲本进行杂交，通过研究其后代的遗传变化规律来评价云瑞创新亲本的遗传特点和应用潜力，并筛选出具有优良特性的亲本和组合，以期为提高云瑞创新亲本的利用效率提供参考依据。

2014–02–19

国家自然科学基金(31360358)；云南省重点新产品开发(农业部分)项目(2012BB014)

朱建荣(1983—)，女，河南开封人，硕士，助理研究员，主要从事甘蔗遗传育种研究，jianrong8358@163.com；*通信作者，rljyf@126.com